БЖ. Тема Человек и среда обитания

• Название: Тема Человек и среда обитания
• Дата: 11.10.2019
• Размер: 335.47 Kb.
• Имя файла: BZh.docx
• Тип: Документы; #89645
• страница: 7 из 8

Задание. Посёлок из малоэтажных деревянных зданий расположен на речном берегу высотой 5 м. Река имеет треугольное русло шириной 100 м и глубиной 10 м, площадь водосбора составляет 500 км². Скорость течения реки 2 м/с. Оценить последствия наводнения, обусловленного выпадением осадков интенсивностью 100 мм/ч, в посёлке.

 

Решение.

1.  Расход воды в реке до наводнения:

 

S₀ = 0,5b₀h₀ = 0,510010 = 500 м²

 

Q₀ = v₀ S₀ = 2500 = 1000 м³/с

 

2.  Расход воды в реке при наводнении:

 

Q_max = Q₀ + JF / 3,6 = 1000 + 100500 / 3,6  14890 м³/с

 

3.  Высота подъёма воды в реке при наводнении:

 

h = (2 Q_max (h₀)^5/3 / (b₀ v₀))^3/8 – h₀ = (214890(10)^5/3 / (1002))^3/8  27,5 м

 

4.  Максимальная скорость течения при прохождении наводнения:

 

ctgm = b₀ / (2 h₀) = 100 / (210) = 5; b = 2 h ctgm = 227,55 = 275 м

 

S_max = 0,5b h = 0,527527,5 = 3781,25 м²

 

v_max = Q_max / S_max = 14890/3781,25  4 м/с

 

5.  Глубина затопления:

 

h_з = h – h₀ – h_м = 27,5 – 10 – 5 = 12,5 м

 

6.  Максимальная скорость потока наводнения:

 

h_з / h = 12,5/27,5  0,45; f  0,45

 

v_з = v_max f = 40,45 = 1,8 м/с

 

7.  Доля повреждённых объектов на затопленных площадях, %:

 

Повреждение объектов	Время затопления, ч
	1	2	3	4	24	48
Затопление подвалов.	6	9	24	48	51	54
Нарушение дорожного движения.	9	18	36	27	57	60
Разрушение уличных покрытий.	—	—	1,8	3,6	18	30
Смыв деревянных домов.	—	4,2	42	54	60	60
Разрушение кирпичных зданий.	—	—	9	24	30	36
Прекращение электроснабжения.	45	54	54	60	60	60
Прекращение телефонной связи.	45	51	60	60	60	60
Повреждение систем газо- и теплоснабжения.	—	—	4,2	6	18	42
Гибель урожая.	—	—	—	—	18	48

 

5.  На складе взрывчатых веществ хранится октоген в количестве 30 т. На расстоянии 100 м расположено промышленное здание смешанного типа размером 30х10х4 м с лёгким металлическим каркасом. В здании работают 30 человек, плотность персонала на территории промышленного здания составляет 1 тыс. чел./км². Для проживания персонала на расстоянии 500 м от склада выстроен посёлок из 20 многоэтажных кирпичных зданий, в каждом из которых находится 100 человек. Плотность людей на территории посёлка составляет 0,1 тыс. чел./км². Оцените обстановку при взрыве всего запаса гексогена на складе.

 

Методика расчёта.

Определяются следующие показатели:

1)      размеры зон возможных поражений;

2)      степень разрушения объектов и размеры завалов (при полном разрушении);

3)      степень поражения людей и количество поражённых людей.

 

Исходные данные:

     тип и масса ВВ G, кг;

     расстояние до эпицентра взрыва R, м;

     тип зданий, их длина А, ширина В и высота Н, м;

     плотность людейP, тыс. чел./км²;

     количество человек в зданииN.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Рассчитать тротиловый эквивалент ВВ, G_тнт, кг:

 

G_тнт = G Q_vВВ / Q_vТНТ ,              (1)

 

где

Q_vВВ, Q_vТНТ — энергия взрыва ВВ и тротила соответственно, кДж/кг (таблица 1).

 

2.  Рассчитать значение избыточного давления во фронте ударной волны Р_Ф, кПа (при условии 1 ≤ R / (G_тнт)^1/3 ≤ 100):

 

Р_Ф = 95 (G_тнт)^1/3 / R + 390 (G_тнт)^2/3 / R² + 1300 G_тнт / R³                  (2)

 

3.  Определить зависимость избыточного давления во фронте ударной волны Р_Ф от расстояния до эпицентра взрыва R Р_Ф = f(R) (построить график).

4.  Определить степень разрушения объектов (таблица 2).

5.  Рассчитать размеры завалов при полном разрушении объектов:

 

Вид взрыва	Размеры завала, м
	длина	ширина	высота
Внутренний	Азав = Н + А	Взав = Н + В	h =  H / (100 + 2,5 H)
Внешний	Азав = 0,5 Н + А	Взав = 0,5 Н + В	h =  H / (100 + 2 H)

 

где

 — удельный объём завала на 100 м³ строительного объёма здания (таблица 3).

 

6.  Определить степень поражения людей (таблица 4).

7.  Рассчитать потери людей:

 

Потери, чел.	Вне здания	Внутри здания
Безвозвратные	Nбез = P (Gтнт)2/3	Nбез = Nобщ – Nсан
Санитарные	Nсан = от 3 Nбез до 4 Nбез	Nсан = Nобщ К2
Общие	Nобщ = Nбез + Nсан	Nобщ = N К1

 

где

P — плотность людей, тыс. чел./км²;

G_тнт — тротиловый эквивалент, т;

N — количество человек в здании;

К₂, К₁ — коэффициенты (таблица 5).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Энергия взрыва конденсированных ВВ в кДж/кг

 

ВВ	Qv	ВВ	Qv
Тротил (ТНТ)	4520	Гремучая ртуть	1790
Гексоген	5360	Амматол 80/20	2650
Октоген	5860	60% нитроглицериновый динамит	2710
Нитроглицерин	6700	Торпекс	7540
Тетрил	4500	Пластичное ВВ	4520

 

Таблица 2.

 

Избыточное давление во фронте ударной волны для разрушения объектов в кПа

 

Объект	Степень разрушения
	полная	сильная	средняя	слабая
Здания жилые
Кирпичные многоэтажные	30–40	20–30	10–20	8–10
Кирпичные малоэтажные	35–45	25–35	15–25	8–15
Деревянные	20–30	12–20	8–12	6–8
Здания промышленные
С тяжёлым металлическим или ж/б каркасом	60–100	40–60	20–40	10–20
С лёгким металлическим каркасом, бескаркасные	80–120	50–80	20–50	10–20
Промышленные объекты
ТЭС	25–40	20–25	15–22	10–15
Котельные	35–45	25–35	15–25	10–15
Трубопроводы наземные	20	50	13	–
Трубопроводы на эстакаде	20–30	30–40	40–50	–
Трансформаторные подстанции	10	40–60	20–40	10–20
ЛЭП	120–200	80–120	50–70	20–40
Водонапорные башни	70	60–70	40–60	20–40
Резервуары, трубопроводы
Стальные, наземные	90	80	55	35
Газгольдеры и ёмкости ГСМ и химических веществ	40	35	25	20
Частично заглублённые для нефтепродуктов	100	75	40	20
Подземные	200	150	75	40
Перекачивающие и компрессорные станции	45–50	35–45	25–35	15–25
Транспорт
Металлические и ж/б мосты	250–300	200–250	150–200	100–150
Ж/д пути	400	250	175	125
Тепловозы массой до 50 т	90	70	50	40
Цистерны	80	70	50	30
Вагоны цельнометаллические	150	90	60	30
Вагоны товарные деревянные	40	35	30	15
Грузовые автомашины	70	50	35	10

 

Таблица 3.

 

Объёмно-массовые характеристики завалов

 

Тип здания	Пустотность, , м3/100 м3	Удельный объём, , м3/100 м3	Объёмный вес, , т/м3
Производственные здания
одноэтажное:
лёгкого типа	40	14	1,5
среднего типа	50	16	1,2
тяжёлого типа	60	20	1,0
многоэтажное	40	21	1,5
смешанное	45	22	1,4
Жилые бескаркасные здания
кирпичное	30	36	1,2
мелкоблочное	30	36	1,2
крупноблочное	30	36	1,2
крупнопанельное	40	42	1,1
Жилые каркасные здания
стены из навесных панелей	40	42	1,1
стены из каменных материалов	40	42	1,1

 

Таблица 4.

 

Поражение людей

 

РФ, кПа	до 10	10–40	40–60	60–100	более 100
Степень поражения	нет	лёгкая	средняя	тяжёлая	летальный исход

 

Таблица 5.

 

Значения коэффициентов

 

Степень разрушения здания	К1	К2
Слабая	0,08	0,03
Средняя	0,12	0,09
Сильная	0,8	0,25
Полная	1	0,3

 

Пример решения.

Задание. На складе взрывчатых веществ хранится гексоген в количестве 30 т. На расстоянии 100 м расположено промышленное здание смешанного типа размером 50х20х9 м с лёгким металлическим каркасом. В здании работают 100 человек, плотность персонала на территории промышленного здания составляет 1 тыс. чел./км². Для проживания персонала на расстоянии 300 м от склада выстроен посёлок из 20 деревянных зданий, в каждом из которых находится 5 человек. Плотность людей на территории посёлка составляет 0,1 тыс. чел./км². Оценить обстановку при взрыве всего запаса гексогена на складе.

 

Решение.

1.  Тротиловый эквивалент гексогена, G_тнт:

 

G_тнт = G Q_vВВ / Q_vТНТ = 300005360/4520 = 35575 кг.

 

2.  Значения избыточного давления во фронте ударной волны Р_Ф на расстояниях 100 м и 300 м:

 

Р_Ф¹⁰⁰ = 95 (G_тнт)^1/3 / R + 390 (G_тнт)^2/3 / R² + 1300 G_тнт / R³ =

= 95(35575)^1/3 / 100 + 390(35575)^2/3 / 100² + 130035575 / 100³  119,6 кПа

 

Р_Ф³⁰⁰ = 95 (G_тнт)^1/3 / R + 390 (G_тнт)^2/3 / R² + 1300 G_тнт / R³ =

= 95(35575)^1/3 / 300 + 390(35575)^2/3 / 300² + 130035575 / 300³  16,8 кПа

 

3.  Зависимость значения избыточного давления во фронте ударной волны Р_Ф от расстояния до эпицентра взрыва R, Р_Ф = f(R):

 

R, м	10	50	60	70	80	90
РФ, кПа	50778,5	601,2	383,4	265,6	195,3	150,2
R, м	100	200	300	400	500	600
РФ, кПа	119,7	31,9	16,8	11,2	8,3	6,6
R, м	700	800	900	1000
РФ, кПа	5,5	4,7	4,1	3,6

 

4.  Степени разрушения зданий: промышленное на расстоянии 100 м полностью разрушено; деревянные в посёлке на расстоянии 300 м сильно разрушены.

5.  Удельный объём завала  = 22.

 

Размеры завала при разрушении промышленного здания, м:

 

Длина	Ширина	Высота
0,5 Н + А = 0,59 + + 50 = 54,5	0,5 Н + В = 0,59 + + 20 = 24,5	 H / (100 + 2 H) = = 229 / (100 + 29)  1,68

 

6.  Степень поражения людей:

     в промышленном здании — летальный исход;

     в посёлке — лёгкая.

 

7.  Потери людей, человек:

     в промышленном здании:

 

Вне здания	Внутри здания
Nбез = P (Gтнт)2/3 = 1(35575)2/3  1082	Nбез = Nобщ – Nсан = 100–10 = 90
Nсан = (3–4) Nбез  41082  4328	Nсан = Nобщ К2 = 1000,1 = 10
Nобщ = Nбез + Nсан  1082+4328  5410	Nобщ = N К1 = 1001 = 100

 

     посёлок:

 

Вне зданий	Внутри зданий
Nбез = P (Gтнт)2/3 = 0,1(35575)2/3  108	Nбез = Nобщ – Nсан = 80–20 = 60
Nсан = (3–4) Nбез  4108  432	Nсан = Nобщ К2 = 800,25 = 20
Nобщ = Nбез + Nсан  108+432  540	Nобщ = N К1 = 5*200,8 = 80

 

6.  На складе деревообрабатывающего предприятия произошло возгорание штабеля пиломатериалов размерами 8х6х2,5 м. В атмосферу выброшено 150 кг оксида углерода. Степень вертикальной устойчивости атмосферы инверсия, ветер устойчивый со скоростью 2 м/с. Рассчитайте безопасное расстояние от горящего штабеля для человека.

 

Методика расчёта.

Определяются:

1)      размеры зоны термического воздействия;

2)      размеры зоны задымления.

 

Исходные данные:

     скорость ветра, u, м/с;

     степень вертикальной устойчивости атмосферы;

     объект возгорания;

     горящий материал;

     длина объекта горенияl, м;

     высота объекта горенияh, м;

     диаметр резервуара D_РЕЗ, м;

     материал объекта, на который оказывается термическое воздействие;

     степень поражения людей;

     степень поражения объекта, на который оказывается термическое воздействие.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Определить критическую плотность потока излучения пламени пожара, падающего на облучаемую поверхность q_КР, кВт/м² (таблица 1).

2.  Рассчитать протяжённость зоны теплового воздействия пожара R, м,:

 

            (1)

 

где

R^* — приведенный размер очага горения, м, равный:

 — для горящих зданий;

2 — для штабеля пиленого леса;

D_РЕЗ — для горения резервуара;

0,8 D_РЕЗ — для горения резервуара с нефтепродуктов;

q_СОБ — плотность потока пламени пожара, кВт/м², (таблица 2).

 

3.  Рассчитать глубину зоны задымления, соответствующую летальному (пороговому) поражению людей:

 

             (2)

 

где

m — масса токсичных продуктов, кг;

a, b — доли массы токсичных продуктов (образующихся при пожаре или находящиеся в зоне горения и выделяющиеся в атмосферу) в первичном и вторичном облаках, соответственно (таблица 3), для продуктов горения a = 1, b = 0;

k₁ — коэффициент шероховатости подстилающей поверхности (таблица 4);

k₂ — коэффициент степени вертикальной устойчивости атмосферы (таблица 4);

u_ПЕР — скорость переноса дыма, (1,5–2) u;

D_i — соответствующая токсодоза, мг мин/л, (таблица 3).

 

4.  Рассчитать ширину зоны задымления:

 

В =  + В ,                    (3)

 

где

 — ширина зоны горения, м;

В равно: 0,1 Г — при устойчивом ветре (отклонения не более 6 градусов), 0,4 Г — при неустойчивом ветре (отклонения более 6 градусов).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Критическое значение плотности потока падающего излучения в киловаттах на метр в квадрате

 

qКР	Воздействие на человека
	время, с, до получения ожога I степени	время, с, до получения ожога II степени
40,0	< 1,0	< 1,0
35,0	< 1,0	< 1,0
30,0	1,0	2,0
20	2,0	3,0
15	4,0	5,0
10	6,0	9,0
5	16,0	25,0
4,2	20,0	40,0
1,5	безопасно	безопасно
	Воздействие на материалы
14	возгорание древесины		через 10 мин
17,5	–»–		через 5 мин
35	возгорание ЛВЖ (ацетон, бензол, спирт)		через 3 мин
41	возгорание горючих жидкостей (мазут, масло и т.п.)		через 3 мин

 

Таблица 2.

 

Плотность теплового потока собственного излучения пламени пожара в киловаттах на метр в квадрате

 

Вещество, материал	qСОБ	Вещество, материал	qСОБ
Ацетон	1200	Мазут	1300
Бензол	2500	Нефть	874
Бензин	1780–2200	Пиломатериалы	150
Керосин	1520	Древесина	260

 

Таблица 3.

 

Значения токсодоз и коэффициентов aи b

 

АХОВ	Горящий материал	Токсодоза, мг мин/л		Коэффициент
		DЛЕТ	DПОР	a	b
Аммиак		60	18	0,2	0,15
Оксид углерода	каучук, оргстекло, винилпласт	60	25	1,0	0,0
Оксид азота	нигрол, оргстекло	3	1,5	0,0	0,03
Диоксид серы	каучук, сера	70	1,8	0,2	0,15
Фосген	фторопласт	6	6,2	0,07	0,15
Хлор		6,0	0,6	0,2	0,15

 

Таблица 4.

 

Значения коэффициентов шероховатости подстилающей поверхности и степени вертикальной устойчивости атмосферы (СВУА)

 

Тип подстилающей поверхности	k1	СВУА	k2
Открытая местность	1	Инверсия	1
Степь, с/х угодья	2	Изотермия	1,5
Кустарники	2,5	Конвекция	2
Лес, городская застройка	3,3

 

Пример решения.

 

Задание. В посёлке из деревянных домов возник пожар. Горит дом размером 10х6х6 м. В атмосферу выброшено 300 кг оксида углерода. Степень вертикальной устойчивости атмосферы — инверсия, ветер устойчивый со скоростью 2 м/с. Оценить обстановкудля людей и других домов посёлка.

 

Решение.

1.  Критическая плотность потока излучения пламени пожара, безопасная по термическому воздействию на человека q_КР = 1,5 кВт/м².

Критические плотности потока излучения пламени пожара, безопасная по термическому воздействию на соседний деревянный дом q_КР 10 = 14 кВт/м²(возгорание через 10 мин) и q_КР 5 = 17,5 кВт/м² (возгорание через 5 мин).

 

2.  Приведенный размер очага горения:

     со стороны фасада дома R^*_Ф. = (l h)^0,5 = (106)^0,5  7,8 м;

     со стороны торца дома R^*_Т. = (l h)^0,5 = (66)^0,5 = 6,0 м.

 

Плотность потока пламени пожара для древесины q_СОБ = 260 кВт/м².

Безопасное расстояние для человека:

     со стороны фасада горящего дома:

 

R_Ч. Ф. = 0,282 R^*_Ф.(q_СОБ / q_КР)^0,5 = 0,2827,8(260 / 1,5)^0,5  2,2(173,3)^0,5   2,213,2  29 м

 

     со стороны торца горящего дома:

 

R_Ч. Т. = 0,282 R^*_Т.(q_СОБ / q_КР)^0,5 = 0,2826(260 / 1,5)^0,5  1,7(173,3)^0,5   1,713,2  22,5 м

 

Безопасное расстояние для возгорания соседнего деревянного дома через 10 мин:

     со стороны фасада горящего дома:

 

R_{Д.10 Ф.} = 0,282 R^*_Ф.(q_СОБ / q_КР)^0,5 = 0,2827,8(260 / 14)^0,5  2,2(18,6)^0,5   2,24,3  9,5 м.

 

     со стороны торца горящего дома:

 

R_Д.10 Т. = 0,282 R^*_Т.(q_СОБ / q_КР)^0,5 = 0,282*6*(260 / 14)^0,5  1,7(18,6)^0,5   1,74,3  7,3 м

 

Безопасное расстояние для возгорания соседнего деревянного дома через 5 мин:

     со стороны фасада горящего дома:

 

R_{Д.5 Ф.} = 0,282 R^*_Ф.(q_СОБ / q_КР)^0,5 = 0,2827,8(260 / 17,5)^0,5  2,2(14,9)^0,5   2,23,7  8,2 м

 

     со стороны торца горящего дома:

 

R_{Д.5 Т.} = 0,282 R^*_Т.(q_СОБ / q_КР)^0,5 = 0,2826(260 / 17,5)^0,5  1,7(14,9)^0,5   1,73,7  7,3 м

 

3.  Размеры зоны порогового поражения людей:

     глубина:

 



     ширина:

 

Впор. =  + В =  + 0,1Гпор. = 6 + 0,126  8,6 м

 

4.  Размеры зоны летального поражения людей:

     глубина:

 



     ширина:

 

Влет. =  + В =  + 0,1Глет. = 6 + 0,114,6  7,5 м

 

7.  На железнодорожной станции города с населением 750 тыс. человек и плотностью населения 3 000 чел./км² в 03 ч 30 мин произошла авария с разрушением изотермической цистерны, содержащей 50 т аммиака. Метеоусловия: скорость ветра на высоте 10 м — 2 м/с, температура воздуха — плюс 20 С, облачность отсутствует. Население города об аварии не оповещено. Оценить последствия химической аварии через 2 ч.

 

Методика расчёта.

Определяются:

1)      продолжительность поражающего действия АХОВ;

2)      глубина зоны заражения;

3)      площадь зоны заражения;

4)      вид зоны заражения;

5)      структура зоны заражения по видам поражения людей.

 

Исходные данные:

     вид АХОВ;

     масса разлившегося (выброшенного) АХОВ Q, т;

     температура воздуха t_В, ˚С;

     скорость ветра u, м/с;

     время суток;

     облачность;

     время, прошедшее после аварии τ, ч.

 

Порядок проведения расчётов.

1.      Определить значения удельной плотности АХОВ ρ, т/м³, коэффициентов учёта физико-химических свойств АХОВ k₂ и температуры воздуха k₇(таблица 1) и значение коэффициента учёта скорости ветра k₄ (таблица 2).

2.      Рассчитать продолжительность поражающего действия АХОВ τ_ЗАР, ч, по формуле:

 

τ_ЗАР = (h ρ) / (k₂ k₄ k₇)               (1)

 

где

h — толщина слоя АХОВ:

0,05 м — при свободном разливе по подстилающей поверхности;

0,5 м — при разрушении изотермического хранилища аммиака;

H – 0,2 — при разливе в поддон (обваловку) высотой H.

 

3.  Определить степень вертикальной устойчивости атмосферы (таблица 3).

4.  Определить значение коэффициента учёта степени вертикальной устойчивости атмосферыk₅:

     инверсия - 1;

     изотермия - 0,23;

     конвекция - 0,08.

 

5.      Рассчитать значение коэффициента k₆ по формуле:

 

            (2)

 

6.      Рассчитать эквивалентные количества АХОВ по первичному Q_Э1, т, и вторичному Q_Э2, т, облакам по формулам:

 

Q_Э1 = k₁ k₃ k₅ k₇ Q ,                  (3)

 

Q_Э2 = (1 – k₁) k₂ k₃ k₄ k₅ k₆ k₇ Q / (h ρ) ,                 (4)

 

7.      Определить глубины зон возможного заражения, км, первичным Г₁, и вторичным Г₂, облаками (таблица 4).

8.      Рассчитать значение полной глубины зоны заражения Г_ЗАР, км, по формулам:

 

Г_ЗАР = Г₁ + 0,5 Г₂, если Г₁ > Г₂ ,                  (5)

 

Г_ЗАР = Г₂ + 0,5 Г₁, если Г₁ < Г₂ ,                  (6)

 

9.      Определить скорость переноса переднего фронта зараженного воздуха (таблица 5).

10.  Рассчитать предельно возможное значение глубины переноса воздушных масс Г_ПРЕД, км, по формуле:

 

Г_ПРЕД = u τ ,           (7)

 

11.  Определить истинную глубину зоны заражения Г, км, по формуле:

 

Г = min {Г_ЗАР, Г_ПРЕД} ,             (8)

 

12.  Определить угловые размеры зоны возможного заражения φ, град, (таблица 6).

13.  Определить значение коэффициента учёта влияния СВУА на ширину зоны заражения k₈:

     инверсия - 0,081;

     изотермия - 0,133;

     конвекция - 0,235.

 

14.  Рассчитать площадь зоны заражения АХОВ S_ЗАР, км², по формуле:

 

S_ЗАР = k₈ Г² τ^0,2 ,              (10)

 

15.  Определить форму зоны заражения:

     u, м/с форма зоны заражения:

o  < 0,5 круг радиусом Г;

o  0,6‑1 сектор радиусом Г и углом при вершине 180º;

o  1,1‑2,0 сектор радиусом Г и углом при вершине 90º;

o  2 сектор радиусом Г и углом при вершине 45º.

 

16.  Определить границы зон различной степени поражения людей (таблица 7).

17.  Рассчитать количество населения, попавшего в зону заражения, чел.:

 

N = P S_ЗАР ,           (11)

 

где

Р — плотность населения, чел. / км².

 

18.  Рассчитать средний коэффициент защищённости населения

 

К_{ср. защ.} =  (N_отн. i K_защ. i) ,                 (12)

 

где

N_отн. i — относительное количество населения, находящихся в различных местах пребывания, %, (таблица 9); K_защ. i — коэффициент защищённости места пребывания (таблица 7).

 

19.  Рассчитать общее количество поражённых

 

N_пор. = N (1 – К_{ср. защ.})              (13)

 

20.  Рассчитать структуру поражения населения

 

N_{ст. пор. i} = N_пор N_{отн. ст. пор. i}                   (14)

 

где

N_{отн. ст. пор. i} — относительное количество населения, %, получившего заданную степень поражения (таблица 8).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Характеристики АХОВ

 

Наименование АХОВ	Плотность АХОВ, т/м3		k1	k2	k3	k7 при температуре воздуха, С
	газ	жидкость				–40	–20	0	+20	+40
Аммиак:
хранение под давлением	0,0008	0,681	0,18	0,025	0,04	0/0,9	0,3/1,0	0,6/1,0	1,0/1,0	1,4/1,0
изотермическое хранение	—	0,681	0,01	0,025	0,04	0/0,9	1,0/1,0	1,0/1,0	1,0/1,0	1,0/1,0
Оксиды азота		1,491	0	0,040	0,4	0	0	0,4	1,0	1,0
Оксид этилена		0,862	0,05	0,041	0,27	0/0,1	0/0,3	0/0,7	1,0/1,0	3,2/1,0
Сернистый ангидрид	0,0029	1,462	0,11	0,049	0,333	0/0,2	0/0,5	0,3/1,0	1,0/1,0	1,7/1,0
Сероводород	0,0015	0,964	0,27	0,042	0,036	0,3/1,0	0,5/1,0	0,8/1,0	1,0/1,0	1.2/1,0
Сероуглерод	—	1,263	0	0,021	0,013	0,1	0,2	0,4	1,0	2,1
Фосген	0,0035	1,432	0,05	0,061	1,0	0/0,1	0/0,3	0/0,7	1,0/1,0	2,7/1,0
Хлор	0,0032	1,558	0,18	0,052	1,0	0/0,9	0,3/1,0	0,6/1,0	1,0/1,0	1,4/1,0
Примечание — в числителе значения для первичного облака, в знаменателе — для вторичного.

 

Таблица 2.

 

Значения коэффициента k₄

 

u, м/с	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	15
k4	1,0	1,33	1,67	2,0	2,34	2,67	3,0	3,34	3,67	4,0	5,68

 

Таблица 3.

 

Степень вертикальной устойчивости атмосферы

 

Скорость ветра, м/с	Ночь			Утро			День			Вечер
	ясно, переменная облачность	сплошная облачность	ясно, переменная облачность		сплошная облачность	ясно, переменная облачность		сплошная облачность	ясно, переменная облачность		сплошная облачность
< 2	инверсия	изотермия	изотермия		изотермия	конвекция		изотермия	изотермия		изотермия
2–3,9	инверсия	изотермия	изотермия		изотермия	изотермия		изотермия	изотермия		изотермия
≥ 4	инверсия	изотермия	изотермия		изотермия	изотермия		изотермия	изотермия		изотермия

 


Таблица 4.
Глубина зоны возможного заражения АХОВ, км

 

u, м/с	Эквивалентные количества АХОВ, т
	0,01	0,05	0,1	0,5	1	3	5	10	20	30	50	70	100	300	500	1000
1	0,38	0,85	1,25	3,16	4,75	9,18	12,53	19,20	29,56	38,13	52,67	65,23	89,91	165,0	231,0	363,0
2	0,25	0,59	0,84	1,92	2,86	5,35	7,20	10,83	16,44	21,02	28,73	35,35	44,09	87,79	121,0	189,0
3	0,22	0,48	0,68	1,53	2,17	3,99	5,34	7,96	11,94	15,18	20,59	25,21	31,30	61,47	84,50	130,0
4	0,19	0,42	0,59	1,33	1,88	3,29	4,36	6,46	9,62	12,18	16,43	20,05	24,80	48,18	65,92	101,0
5	0,17	0,38	0,53	1,19	1,68	2,91	3,75	5,53	8,19	10,33	13,88	16,89	20,82	40,11	54,67	83,60
6	0,15	0,34	0,48	1,09	1,53	2,66	3,43	4,88	7,20	9,06	12,10	14,79	18,13	34,67	47,09	71,70
7	0,14	0,32	0,45	1,00	1,42	2,46	3,17	4,49	6,48	8,14	10,87	13,17	16,17	30,73	41,63	63,16

 

Таблица 5.

 

Скорость переноса переднего фронта облака зараженного воздуха в километрах в час

 

u, м/с	Степень вертикальной устойчивости атмосферы
	инверсия	изотермия	конвекция
1	5	6	7
2	10	12	14
3	15	18	21
4	21	24	28
5	—	29	—
6	—	35	—
7	—	41	—

 

Таблица 6.

 

Угловые размеры зоны возможного заражения в градусах

 

u, м/с	< 0,5	0,6–1	1,1–2	> 2
φ	360	180	90	45

 

Таблица 7.

 

Границы зон поражения людей

 

Степень поражения	Границы зоны
	ближняя	дальняя
смертельная	0	0,3 Г
тяжёлая, средняя	0,3 Г	0,5 Г
лёгкая	0,5 Г	0,7 Г
пороговая	0,7 Г	Г

 


Таблица 7.

 

Коэффициент защищённости населения по месту его пребывания

 

Место пребывания	Время пребывания
	15 мин.	30 мин.	1 ч	2 ч	3–4 ч
Открыто на местности	0	0	0	0	0
В транспорте	0,95	0,75	0,41	—	—
В производственных помещениях	0,67	0,5	0,25	0,09	0
В жилых и общественных помещениях	0,97	0,92	0,8	0,38	0,09

 

Таблица 8.

 

Структура поражения населения в процентах

 

Смертельные поражения	Тяжёлые и средние поражения	Лёгкие поражения	Пороговые поражения
10	15	20	55

 

Таблица 9.

 

Среднесуточное распределение городского населения по месту его пребывания в процентах

 

Время	Вид зданий		В транспорте				Открыто на улице
	жилые, общественные	Производ ственные	население города (млн. чел.)
			0,25–0,5	0,5–1,0	> 1	0,25–0,5		0,5–1,0	> 1
1–6	94	6	—	—	—	—		—	—
6–7	74	6	7	9	12	13		11	8
7–10	22	50	9	11	17	19		17	11
10–13	28	52	6	7	10	14		13	10
13–15	45	37	4	4	7	14		14	11
15–17	27	46	8	9	13	15		15	12
17–19	45	24	10	12	15	20		18	15
19–24	77	14	4	4	6	5		5	3

 

Пример решения.

 

Задание. На водоочистной станции города с населением 750 тыс. человек и плотностью населения 3 000 чел./км² в 06 ч 30 мин разрушилась ёмкость с 30 т хлора, хранившегося под давлением. Ёмкость имела поддон высотой 3 м. Метеоусловия: степень вертикальной устойчивости атмосферы — инверсия, скорость ветра на высоте 10 м — 2 м/с, температура воздуха — плюс 15 С. Население города об аварии не оповещено. Оценить последствия химической аварии через 2 ч.

 

Решение.

1.      Глубина слоя разлившегося хлора:

 

h = H – 0,2 = 3–0,2 = 2,8 м

 

Плотность жидкого хлора ρ_Ж = 1,558 т/м³, значения коэффициентов:

     учёта условий хранения аварийно химически опасного вещества — k₁ = 0,18;

     учёта физико-химических свойств аварийно химически опасного вещества — k₂ = 0,052;

     учёта отношений пороговых токсодоз — k₃ = 1;

     учёта скорости ветра на высоте 10 м — k₄ = 1,33;

     учёта степени вертикальной устойчивости атмосферы — k₅ = 1;

     учёта времени, прошедшего с начала аварии — k₆ = ^0,8 = 2^0,8  1,74;

     учёта температуры воздуха — k₇ = 0,9;

     учёта влияния степени вертикальной устойчивости атмосферы на ширину зоны заражения — k₈ = 0,081.

 

Продолжительность поражающего действия:

 

τ_ЗАР = (h ρ) / (k₂ k₄ k₇) = (2,81,558) / (0,0521,330,9)  4,4 / 0,06  73,3 ч

 

2.      Эквивалентное количество хлора в первичном облаке:

 

Q_Э1 = k₁ k₃ k₅k₇ Q = 0,18110,930 = 4,86 т

 

3.      Эквивалентное количество хлора во вторичном облаке:

 

Q_Э2 = (1 – k₁) k₂ k₃ k₄ k₅ k₆ k₇ Q / (h ρ) =

= (1 – 0,18)0,05211,3311,740,9 30 / (2,81,558)  2,67 / 4,36  0,6 т

 

4.      Глубина зон заражения:

     первичным облаком Г₁  7,2 км;

     вторичным облаком Г₂  2 км.

 

Полная глубина заражения:

 

Г_ЗАР = Г₁ + 0,5 Г₂ = 7,2 + 0,52 = 8,2 км

 

Предельно возможная глубина переноса зараженного воздуха:

 

Г_ПРЕД = u τ = 102 = 20 км

 

Истинная глубина зоны заражения:

 

Г = min {Г_ЗАР; Г_ПРЕД} = min {8,2; 20} = 8,2 км

 

5.      Площадь зоны фактического заражения:

 

S_ЗАР = k₈ Г² τ^0,2 = 0,0818,2²2^0,2  9,48  9,48 км²

 

Площадь зоны заражения первичным облаком:

 

S_ЗАР = k₈ Г₁² τ^0,2  0,0817,2²2^0,2  7,31 км²

 

6.      Количество людей, попавших в зону фактического заражения:

 

N  30009,48  28 440 чел.

 

Количество людей, попавших в зону заражения от первичного облака:

 

N₁  30007,31  21 930 чел.

 

Количество людей, попавших в зону заражения от вторичного облака

 

N₂  N – N₁  28440–21930  6510 чел.

 

7.      Размещение и защищённость людей на момент аварии:

 

Место пребывания	Количество людей, %	Коэффициент защищённости в течение 2 ч
в жилых и общественных помещениях	74	0,38
в производственных зданиях	6	0,09
в транспорте и открыто	20	0

 

Среднее значение коэффициента защищённости:

 

К_{ЗАЩ. СР.} = 0,740,38 + 0,060,09 + 0,20  0,29

 

8.      Количество поражённых людей:

     в зоне фактического заражения:

 

N_ПОР.  N (1 – К_{ЗАЩ. СР.})  28440(1–0,29)  20 193 чел.

 

     в зоне заражения от первичного облака:

 

N_{ПОР. 1}  N₁ (1 – К_{ЗАЩ. СР.})  21930(1–0,29)  15 571 чел.

 

     в зоне заражения от вторичного облака:

 

N_{ПОР. 2}  N_ПОР. – N_ПОР. 1  20193–15571  4 622 чел.

 

9.      Распределение пострадавшего населения по степеням тяжести поражения:

     смертельные поражения:

 

N_СМ = 0,1 N  0,128440  2 844 чел.

 

     тяжёлые и средние поражения:

 

N_Т., СР. = 0,15 N  0,1528440  4 266 чел.

 

     лёгкие поражения:

 

N_Л. = 0,2 N  0,228440  5 688 чел.

 

     пороговые поражения:

 

N_ПОР. = 0,55 N  0,5528440  15 642 чел.

 

10.  Глубины зон поражения различной степени тяжести:

     смертельного поражения:

 

Г_СМ. = 0,3 Г  0,38,2  2,46 км

 

     тяжёлого и среднего поражения:

 

Г_{Т. СР.} = 0,5 Г  0,58,2  4,1 км

 

     не ниже лёгкого поражения:

 

Г_Л. = 0,7 Г  0,78,2  5,74 км

 

Непосредственная протяжённость зон поражения различной степени тяжести:

     тяжёлого и среднего поражения:

 

L_Т. СР. = Г_Т. СР. – Г_СМ  4,1–2,46  1,64 км

 

     лёгкого поражения:

 

L_Л. = Г_Л. – Г_Т. СР.  5,74–4,1  1,64 км

 

     порогового поражения:

 

L_ПОР. = Г – Г_Л.  8,2–5,74  2,46 км

 

8.  В 02.00 на атомной электростанции произошла запроектная авария ядерного энергетического реактора типа РБМК‑1000 с выбросом радиоактивных веществ в атмосферу. Метеоусловия: скорость ветра на высоте 10 м — 1 м/с, облачность отсутствует. Определите размеры зон проведения защитных мероприятий по йодной профилактике населения, его укрытия и эвакуации.

 

Методика расчёта.

 

Определяются:

1)      размеры зон укрытия и эвакуации населения.

2)      размеры зон проведения йодной профилактики детей и взрослого населения.

 

Исходные данные:

     тип реактора;

     скорость ветра на высоте 10 м, u₁₀, м/с;

     время суток;

     состояние облачности.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Определить степень вертикальной устойчивости атмосферы (таблица 1).

2.  Определить глубины L, км, зон проведения защитных мероприятий (таблица 2).

3.  Рассчитать максимальные (на половине длины) ширины зон проведения защитных мероприятий,B, км:

 

B = A L ,                (1)

 

где

А — коэффициент, равный при конвекции 0,20, изотермии — 0,06, инверсии — 0,03.

 

4.  Рассчитать площади зон проведения защитных мероприятий, S, км²:

 

S = 0,8 L B ,                    (2)

 

При разрушении реактора типа ВВЭР‑440 глубины зон рассчитываются с умножением данных таблицы 1 для реактора ВВЭР‑1000 на коэффициент 0,663.

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Степень вертикальной устойчивости атмосферы

 

u10, м/с	Ночь		Утро		День			Вечер
	ясно, перем. обл.	сплош. обл.	ясно, перем. обл.	сплош. обл.	ясно, перем. обл.	сплош. обл.	ясно, перем. обл.		сплош. обл.
менее 2	инв.	изот.	изот.	изот.	конвекция	изот.	изот.		изот.
2,0–3,9	инв.	изот.	изот.	изот.	изот.	изот.	изот.		изот.
более 4	инв.	изот.	изот.	изот.	изот.	изот.	изот.		изот.

 

Таблица 2.

 

Глубины (L, км) зон для принятия неотложных решений по защите населения в начальном периоде аварии для реакторов РБМК‑1000 и ВВЭР‑1000 в километрах

 

Зона	Конвекция				Изотермия				Инверсия
	 2	3	4	 2		5	 7	 2		3	4
Укрытие (уровень А)	240 > 300	200 > 240	190 > 220	> 280 > 260		> 300 > 200	> 260 > 300	250 275		> 280 210	> 300 > 250
Укрытие (уровень Б	55 110	40 110	35 80	140 200		163 300	160 295	140 140		185 130	220 180
Эвакуация (уровень Б)	10 21	8 5	6 11	45 70		20 44	25 53	60 57		60 50	50 50
Йодная профилактика
взрослые:
уровень А	20 140	62 125	51 98	160 180		185 235	125 240	160 185		122 220	205 270
уровень Б	48 28	11 20	2 14	60 90		48 90	40 78	77 105		85 120	87 130
дети:
Уровень А	255 278	227 275	128 270	277 260		287 > 300	227 > 300	243 257		280 290	290 > 300
Уровень Б,	21 141	80 124	54 101	157 178		179 230	120 232	161 181		184 218	122 265
Примечание. В числителе приведены значения для РБМК‑1000, в знаменателе — для ВВЭР‑1000.

 

Пример решения.

 

Задание. В 04.00 на атомной электростанции произошла запроектная авария ядерного энергетического реактора типа РБМК‑1000 с выбросом радиоактивных веществ в атмосферу. Метеоусловия: скорость ветра на высоте 10 м — 5 м/с, сплошная облачность. Определить размеры зон проведения защитных мероприятий по йодной профилактике населения, его укрытия и эвакуации.

 

Решение.

1.  Степень вертикальной устойчивости атмосферы — изотермия.

2.  Глубины зон проведения защитных мероприятий:

1)      укрытие L_УК. = 163 км;

2)      йодная профилактика:

     взрослых L_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 48 км;

     детей L_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 179 км;

 

3)      эвакуация L_ЭВ. = 20 км.

 

3.  Значение коэффициента учёта степени вертикальной устойчивости атмосферы — А = 0,06.

Максимальные ширины зон проведения защитных мероприятий:

1)      укрытие:

 

B_УК. = A L_УК. = 0,06163 = 9,78 км

 

2)      йодная профилактика:

     взрослых:

 

B_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = A L_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 0,0648 = 2,88 км

 

     детей:

 

B_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = A L_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 0,06179 = 10,74 км

 

3)      эвакуация:

 

B_ЭВ. = A L_ЭВ. = 0,0620 = 1,2 км

 

4.  Площади зон проведения защитных мероприятий:

1)      укрытие:

 

S_УК. = 0,8 L_УК. B_УК. = 0,8*163*9,78  1275,312 км²

 

2)      йодная профилактика:

     взрослых:

 

S_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 0,8 L_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} B_{ЙОД. ПРОФ. ВЗР.} = 0,8482,88   110,592 км²

 

     детей:

 

S_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 0,8 L_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} B_{ЙОД. ПРОФ. ДЕТ.} = 0,817910,74   1537,968 км²

 

3)      эвакуация:

 

S_ЭВ. = 0,8 L_ЭВ. B_ЭВ. = 0,8201,2  19,2 км²

 

9.  Объект экономики расположен на расстоянии 10 км от плотины вниз по течению реки, высота месторасположения объекта 4 м. Высота уровня воды перед плотиной 20 м, гидравлический уклон реки 110^‑3 м/км, глубина реки непосредственно за плотиной 2 м. Оцените состояние кирпичных малоэтажных зданий объекта экономики после разрушения плотины с образованием прорана с относительной шириной 0,5.

 

Методика расчёта.

 

Определяются:

1)      время прихода к объекту фронта и гребня волны прорыва;

2)      продолжительность затопления территории объекта;

3)      степень разрушения зданий.

 

Исходные данные:

     высота уровня воды водохранилища Н₀, м;

     средняя глубина реки в нижнем бьефе h₀, м;

     высота месторасположения объектаh_М, м;

     параметр прорана В;

     гидравлический уклон рекиi;

     удалённость объекта от гидротехнического сооружения L, км;

     тип зданий.

 

Порядок проведения расчётов.

1.  Рассчитать высоту гребня h_ГР,м, и скорость v_ГР, м/с, волны прорыва по формулам:

 

h_ГР = A_h / (B_h + 1)^0,5 ,                (1)

 

v_ГР = A_v / (B_v + 1)^0,5 ,                 (2)

 

где

A_h, B_h, A_v, B_v — коэффициенты (таблица 1).

 

2.  Определить время прихода гребня τ_ГР, ч, и фронта τ_Ф, ч, волны прорыва к объекту (таблица 2).

3.  Рассчитать продолжительность затопления территории объекта τ_ЗАТ, ч, по формуле:

 

τ_ЗАТ = β (τ_ГР – τ_Ф) (1 – h_М / h_ГР) ,                  (3)

 

где

β — коэффициент, зависящий от высоты плотины Н₀, м, гидравлического уклона реки i и расстояния до объекта L, км, (таблица 3).

 

4.  Рассчитать глубину затопления по формуле:

 

h_З = h_ГР – h_М                   (4)

 

5.  Определить степень повреждения зданий объекта (таблица 4).

 

Справочные материалы.

 

Таблица 1.

 

Значения коэффициентов А_jи В_j

 

Н0, м	В	i= 10-4					i= 10-3
		Ah	Bh	Av	Bv	Ah		Bh	Av	Bv
20	1	100	90	9	7	40		10	16	21
40		280	150	20	9	110		30	32	24
80		720	286	39	12	300		60	62	29
20	0,5	128	204	11	11	56		51	18	38
40		340	332	19	14	124		89	32	44
80		844	588	34	17	310		166	61	52
20	0,25	140	192	8	21	40		38	15	43
40		220	388	13	21	108		74	30	50
80		880	780	23	21	316		146	61	65

 

Таблица 2.

 

Время прихода гребня τ_ГР, и фронта τ_Ф, волны прорыва в часах

 

L, км	Н0 = 20				Н0 = 40						Н0 = 80
	i = 10-4		i = 10-3		i = 10-4		i = 10-3			i = 10-4				i = 10-3
	τФ	τГР	τФ	τГР	τФ	τГР	τФ	τГР	τФ			τГР	τФ		τГР
5	0,2	1,8	0,2	1,2	0,1	2	0,1	1,2	0,1			1,1	0,1		0,2
10	0,5	4	0,6	2,4	0,3	3	0,3	2	0,2			1,7	0,1		0,4
20	1,6	7	2	5	1,0	6	1	4	0,5			3	0,4		1
40	5	14	4	10	3	10	2	7	1,2			5	1		2
80	13	30	11	21	8	21	6	14	3			9	3		4

 

Таблица 3.

 

Значения коэффициента β

 

iL/H0	Высота уровня воды в водохранилище Н0 в долях от средней глубины реки в нижнем бьефе (h0)
	Н0 = 10 h0	Н0 = 20 h0
0,05	15,5	18,0
0,1	14,0	16,0
0,2	12,5	14,0
0,4	11,0	12,0
0,8	9,5	10,8
1,6	8,3	9,9

 

Таблица 4.

 

Степень разрушения объектов в зависимости от параметров волны прорыва

 

Объект	Степень разрушения
	сильная		средняя			слабая
	hЗ, м	vГР, м/с	hЗ, м	vГР, м/с	hЗ, м		vГР, м/с
Здания кирпичные	4	2,5	3	2	2		1
Здания каркасные панельные	7,5	4	6	3	3		1,5

 

Пример решения.

 

Задание.

Объект экономики расположен на расстоянии 20 км от плотины вниз по течению реки, высота месторасположения объекта 2 м. Высота уровня воды перед плотиной 40 м, гидравлический уклон реки 110^–4 м/км, глубина реки непосредственно за плотиной 4 м. Оценить состояние кирпичных зданий объекта экономики после разрушения плотины с образованием прорана с относительной шириной 0,5.

 

Решение.

1.  Значения коэффициентов учёта высоты уровня воды в верхнем бьефе плотины, гидравлического уклона реки и относительной ширины прорана: A_h = 340, B_h = 332, A_v = 19, B_v = 14.

Высота гребня h_ГР, м, и скорость v_ГР, м/с, волны прорыва:

 

h_ГР = A_h / (B_h + 1)^0,5 = 340 / (332+1)^0,5  18,6 м ,

 

v_ГР = A_v / (B_v + 1)^0,5 = 19 / (14+1)^0,5  4,9 м/с

 

2.  Время прихода гребня τ_ГР, ч, и фронта τ_Ф, ч, волны прорыва к объекту:

 

τ_ГР = 6 ч, τ_Ф = 1 ч.

 

3.  Значение отношения высоты уровня водохранилища к глубине реки в нижнем бьефе:

 

Н₀ / h₀ = 40 / 4 = 10

 

Значение коэффициента учёта высоты плотины, гидравлического уклона реки и расстояния до объекта экономики — β = 15,5.

Продолжительность затопления территории объекта τ_ЗАТ, ч:

 

τ_ЗАТ = β (τ_ГР – τ_Ф) (1 – h_М / h_ГР) = 15,5(6–1)(1 – 2 / 18,6) 

 15,55(1–0,11)  77,50,89  68,975  69 ч.

 

4.  Глубина затопления:

 

h_З = h_ГР – h_М = 18,6 – 2 = 16,6 м

 

5.  Степень повреждения кирпичных зданий — полное разрушение.